Question

9．綜合利用海水可以制備食鹽、純堿、金屬鎂、溴等物質(zhì)，其流程如圖1所示：

（1）粗鹽中含有硫酸鈉、氯化鎂、氯化鈣等可溶性雜質(zhì)，為除去這些雜質(zhì)得到精鹽，進行如下操作：①溶解；②加過量的BaCl₂溶液；③加過量的NaOH溶液；④加過了的Na₂CO₃溶液；⑤過濾；⑥加適量的鹽酸；⑦蒸發(fā)結(jié)晶．
（2）溶液Ⅱ中發(fā)生反應(yīng)的化學(xué)方程式是NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃+NH₄Cl．
（3）Mg（OH）₂沉淀中因混有Ca（OH）₂，可選用MgCl₂溶液進行洗滌以除之．
（4）高溫灼燒六水合氯化鎂晶體（MgCl₂•6H₂O）所得固體是氧化鎂，試寫出該反應(yīng)的化學(xué)方程式：MgCl₂•6H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$MgO+2HCl↑+5H₂O↑．
（5）若在母液中通入氯氣可提取海水中的溴，過程如圖2：

①反應(yīng) I的離子方程式：Cl₂+2Br^-═Br₂+2Cl^-．
②步驟 I中已獲得Br₂，步驟 II又將Br₂還原為Br^-，其目的為富集溴元素．
③步驟 II中，除環(huán)境保護外，在工業(yè)生產(chǎn)中應(yīng)解決的主要問題是強酸對設(shè)備的嚴重腐蝕．
④某化學(xué)研究性學(xué)習(xí)小組為了解從工業(yè)溴中提純溴的方法，查閱了有關(guān)資料．Br₂的沸點為59℃，微溶于水，有毒性和強腐蝕性，他們參觀生產(chǎn)過程后，了解到如圖3所示的裝置：

（ I）整套實驗裝置中儀器連接均不能用橡膠塞和橡膠管，其原因是Br₂腐蝕橡膠．
（ II）實驗裝置氣密性良好，要達到提純溴的目的，操作中如何控制關(guān)鍵條件？控制溫度計b的溫度，并收集59℃時的餾分．
（ III）C中溶液產(chǎn)生顏色為深紅棕色，為除去該物質(zhì)中仍殘留的少量Cl₂，可向其中加入NaBr溶液，充分反應(yīng)后，再進行的分離操作是分液（或蒸餾 ）．

Answer 1

分析 （1）粗鹽提純是通過溶解把不溶物與食鹽初步分離、過濾把不溶物徹底除去、蒸發(fā)把食鹽從溶液中分離出來而得到食鹽的過程；
（2）根據(jù)碳酸鈉的生產(chǎn)進行分析，向飽和食鹽水中通入氨氣再通入二氧化碳即可生成碳酸氫鈉固體，碳酸氫鈉受熱分解即可得到碳酸鈉；
（3）Mg（OH）₂沉淀中因混有Ca（OH）₂，可根據(jù)沉淀可向溶解度更小的沉淀轉(zhuǎn)化選擇加入MgCl₂；
（4）高溫灼燒六水合氯化鎂晶體（MgCl₂•6H₂O）所得固體是氧化鎂，還有氯化氫和水蒸氣，據(jù)此書寫方程式；
（5）①氯氣具有氧化性，其氧化性強于溴單質(zhì)，氯氣能氧化溴離子；
②步驟I中獲取的溴濃度較小，步驟 II又將Br₂還原為Br^-，其目的為富集溴元素；
③步驟 II中，生成硫酸和氫溴酸都是強酸，對設(shè)備腐蝕較嚴重；
④（ I）溴單質(zhì)是一種強氧化劑，易腐蝕橡膠制品；
（ II）為制取較純凈的溴單質(zhì)，應(yīng)該控制b的溫度；
（ III）C溶液中含深紅棕色溴單質(zhì)，可以采用蒸餾或分液的方法分離．

解答 解：（1）將生成的硫酸鋇、碳酸鋇、碳酸鈣、氫氧化鎂沉淀從溶液中除去用過濾的方法；氯化鈉和鹽酸的混合溶液得到氯化鈉晶體，可以用蒸發(fā)結(jié)晶的方法，除去溶液中的氯化氫和水，
故答案為：過濾；蒸發(fā)結(jié)晶；
（2）溶液Ⅱ中為氯化鈉和氨水的混合液，為了提高二氧化碳的溶解度，加入二氧化碳后，NaCl、NH₃、CO₂等發(fā)生反應(yīng)生成NaHCO₃和NH₄Cl，
故答案為：NaCl+NH₃+CO₂+H₂O=NaHCO₃+NH₄Cl；
（3）Mg（OH）₂ 和Ca（OH）₂ 兩種沉淀中氫氧化鎂溶解度更小，可以加入 MgCl₂ 使Ca（OH）₂ 轉(zhuǎn)化為 Mg（OH）₂ 沉淀，
故答案為：MgCl₂；
（4）從題意看出，高溫灼燒六水合氯化鎂晶體（MgCl₂•6H₂O）所得固體只有氧化鎂，氯元素、氫元素和氧元素要成為氯化氫和水蒸氣釋放出去，該反應(yīng)的化學(xué)方程式：MgCl₂•6H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$MgO+2HCl↑+5H₂O↑，
故答案為：MgCl₂•6H₂O$\frac{\underline{\;高溫\;}}{\;}$MgO+2HCl↑+5H₂O↑；
（5）①氯氣具有氧化性，其氧化性強于溴單質(zhì)，氯氣能氧化溴離子，反應(yīng)實質(zhì)為：Cl₂+2Br^-═Br₂+2Cl^-，
故答案為：Cl₂+2Br^-═Br₂+2Cl^-；
②步驟I中已獲得Br₂，步驟II中又將Br₂還原為Br^-，步驟I中獲取的溴濃度較小，所以其目的是富集溴元素；
故答案為：富集溴元素；
③溴具有強氧化性，二氧化硫具有還原性，二者能發(fā)生氧化還原生成硫酸和氫溴酸，離子反應(yīng)方程式為：Br₂+SO₂+2H₂O=4H⁺+SO₄^2-+2Br^-；生成的兩種酸都是強酸，對設(shè)備腐蝕較嚴重，所以要解決的主要問題是設(shè)備被腐蝕問題，
故答案為：強酸對設(shè)備的嚴重腐蝕；
④（ I）控制溫度59℃，使溴單質(zhì)揮發(fā)，通過冷凝得到呈深紅棕色的液態(tài)溴單質(zhì)，同時避免污染環(huán)境，最后進行尾氣吸收，由于溴單質(zhì)是一種強氧化劑，易腐蝕橡膠制品，所以整套裝置不能用橡膠塞和橡膠管，
故答案為：Br₂腐蝕橡膠；
（ II）為制取較純凈的溴單質(zhì)，應(yīng)該控制b的溫度，以便使溴被蒸餾，再經(jīng)過冷凝得到溴單質(zhì)，
故答案為：控制溫度計b的溫度，并收集59℃時的餾分；
（ III）溴的沸點是59℃，溴蒸氣冷凝后得到溴單質(zhì)，溴單質(zhì)是深紅棕色，溴和水的沸點不同、溴在水中的溶解度小于在有機溶劑中的溶解度，所以可以采用蒸餾或分液的方法分離，
故答案為：深紅棕色；分液（或蒸餾 ）．

點評 本題以海水資源綜合利用為載體考查了氧化還原反應(yīng)、物質(zhì)的分離和提純、工藝流程等知識點，能從整體上把握工藝流程，知道物質(zhì)間的反應(yīng)、每一步的目的，題目難度中等．